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世界海洋工程与科技的发展趋势与启示

随着1994年《联合国海洋法公约》的生效,世界海洋经济和政治格局发生了重大变化,国际社会普遍认识到海洋是人类生存与发展的资源宝库和最后空间,也是全球经济发展的新增长点。1970年海洋经济在世界经济中的比重仅占2%,1990年占5%,目前已达到10%左右,预计这一数值到2050年将上升到20%。

  • 2022-02-28
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深渊着陆器技术研究及马里亚纳海沟科考应用

海斗深渊(Hadal Trench,简称深渊)专指海洋中深度超过6000m的海沟区域,超高压、黑暗无光、低温及构造活跃是深渊的主要特征。在如此极端恶劣的环境下仍然孕育着丰富的生命,Beliaev于1989年报道深渊区域已发现的生物近700种,其中56%为深渊环境所特有。另外,深渊生物在水平分布尺度上也存在巨大差异,相邻海沟之间仅有5%的群落相同,深渊生物群落在垂直和水平分布尺度上表现出了特有的区域专属性。因此,深渊内部生命现象及演化过程一直是国际学术界热切关注的问题,然而受到技术条件的制约,深渊一直是人类难以企及和迄今为止认知最少的地球生态体系之一。学术界有关这一领域的知识仍主要来源于20世纪50年代由丹麦和苏联科学家组织的研究以及英国和日本于2006年启动的“HADEEP”研究计划。

  • 2022-02-28
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深远海调查作业流程的探索与思考

海洋是国家可持续发展的重要支撑,进入新世纪以来,全球海洋竞争日趋激烈。我国对“近在咫尺”蕴含着巨大战略资源的广袤深海的探测能力还相当有限,在海洋权益与能源竞争紧密关联的今天,走向深海,既是中国实施海洋发展战略的应有之举,更是缓解油气资源紧缺压力、保障能源安全的必然选择。97%的海洋达到了6000m深海,所以突破水层隔离带来的阻碍,进行深远海探测具有重要意义。

  • 2022-02-28
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海洋水下拖曳体的设计要点

水下拖曳系统主要用于探测海底地质、海洋水文和生态环境,主要由母船、甲板绞车、缆绳和拖曳体(以下简称拖体)等部件构成。拖体是所有水下探测设备的集成平台,搭载有以光学、声学、磁场和温盐等作为探测手段的传感器,这些传感器对拖体的结构布置和航行稳定性都有指标要求。例如,某型重力式拖体在设计时要求其拖航过程中的俯仰角在±3°以内,均方差<0.2°,俯仰和升沉的周期>20s。拖体设计环节是整个拖曳系统设计中的关键环节,拖体的运动稳定性往往取决于拖曳系统的设计水平。为提高拖体的运动稳定性,常采用两段式拖曳方式,但单体重力式拖体便于回收、操作方便,因此更适合于探测设备较少的快速探测。

  • 2022-02-28
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水下自主航行器在海洋环境监测中的应用及试验研究

随着海洋科学技术的发展,海洋环境的测量、调查及开发利用逐步成为各国竞相研究与发展的重点,海洋环境监测技术是国家科技进步和国家综合国力的重要体现。现有的海洋环境监测方法有:海面监测台(站)、海上锚泊浮标、水下潜标、坐底式的海床基探测系统以及水下移动观测平台等。这些探测方法有效地解决了定点探测、特定海域的断面或剖面探测等问题。但随着全球各国对海洋资源的不断重视和对海洋资源开发利用进程的不断推进,未来的海洋环境监测将把不同尺度、物理机制的观测手段经过多种方式融合,形成系统集成,最后向海洋环境立体监测体系方向发展。

  • 2022-02-28
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常用声学探测设备原理及方法

声学方法是现代海底地形测量的基本方法,早在19世纪人类就已经认识到通过测定海底反射声波的传播时间可得到水深值,但直到20世纪20年代,在电子传感器技术高速发展的基础上,声学测量才取代了传统的铅垂测深法。近年来,各种声学探测设备发展迅速,为我们揭示了小到数米大到几千米的海底形态。

  • 2022-02-28
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海底管道测量声学剖面特征分析

海底管道的位置与埋深测量通常采用浅地层剖面仪等声学手段来实现,由于海管与地层之间的声阻抗差异,会以绕射弧的形态出现在声学剖面中。但当海管埋设于管沟中时,管沟中断棱的绕射与海管绕射易于混淆,给声学剖面图的解译和识别带来困难。基于地震勘探原理,结合浅地层剖面仪的性能、挖沟作业对地层的扰动等,分析了管沟绕射弧的类型与特点、挖沟作业扰动的声学特征等,提出了管沟中海管绕射弧的识别方法。正确认识不同类型管沟的绕射、施工扰动产生的绕射等声学特征,才能辨识出海管的绕射现象。另外,实际工作中应根据测量海区的水深、土质、海管属性等多种要素,选用适宜的仪器类型及测量参数。

  • 2022-02-28
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海底浅地层剖面探测及其作业应用

海底地层剖面测量是海洋物理探测的重要内容,它利用声波脉冲在水中和水下沉积物内传播和反射的特性来探测海底地层结构。声脉冲入射到海底底质中,在不同地层界面产生反射,其强度取决于界面两边介质声阻抗的差,用放电或热敏纸记录此反射,根据到达时间和反射的强度可以判断地层界面的深度和性质,也可将信息数字化后存储以备后处理。用计算机处理数据可以提高信噪比,有时还加专家判读系统。海底地层剖面测量应用广泛,是重要的海上勘探方法,该方法能较好的了解基岩埋深、查明断裂构造的分布、海底障碍物的分布情况和浅层气、古河道、海底滑坡和塌陷等海域灾害的地质情况,在锚地航道建设、码头桥梁建设、管道铺设等近海工程中发挥了重要作用。

  • 2022-02-28
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